计算机应用基础

1、辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 1计算机应用基础计算机应用基础辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 2第一讲第一讲 计算机基础知识计算机基础知识1.1 信息与信息技术信息与信息技术1.2 计算机概述计算机概述1.3 计算机系统组成和基本结构计算机系统组成和基本结构1.4 数制与编码数制与编码辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 31.1 1.1 信息与信息技术信息与信息技术1.1.1 信息与载体信息与载体 简单的说,”信息信息(information)(information)”是对人类有一定意义的一系列符号的集合，它是一种资源，能给人类提供有用的消息，它能以多种

2、形式传播并为人类所感知。 载体则是一种媒介，信息是依赖于载体进行传播的，如语言、文字、报纸、电视、广播、网络等都是信息的载体。1.1.2 什么是信息技术什么是信息技术 IT(Information Technology)IT(Information Technology) 从广义上说，信息技术是指完成信息的获取、传递、加工、再生和使用等功能的技术。辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 41.2 1.2 计算机发展概述计算机发展概述 1.2.1 计算机的定义、特点 计算机通常指一种能够存储程序和数据、自动执行程序、从而快速高效地完成对各种数字化信息的处理的电子设备，是一种能够协助人们获取

3、、处理、存储和传递信息的信息处理机。 计算机的基本特点 ：q运算速度快q运算精度高q具有逻辑判断能力 q具有超强的记忆能力q具有自动控制能力辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 51.2 1.2 计算机发展概述计算机发展概述 1.2.2 计算机的发展简史 现代计算机体系结构现代计算机体系结构冯冯 诺依曼思想（诺依曼思想（“存储程序存储程序”的概念）：的概念）： 二进制；程序存储、程序控制；二进制；程序存储、程序控制；五大模块（输入、存储、运算、控制、输五大模块（输入、存储、运算、控制、输出）。出）。 六十多年来，计算机系统基本结构没有变。六十多年来，计算机系统基本结构没有变。美籍匈牙利

4、数学家冯美籍匈牙利数学家冯诺依曼诺依曼辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 6世界上第一台电子计算机的问世世界上第一台电子计算机的问世1946 年年 2 月由美国宾州大月由美国宾州大学研制成功的学研制成功的 ENIAC电子计算机时代的到来电子计算机时代的到来电子数字积分计算机电子数字积分计算机:重达重达 30 吨吨:每秒每秒5000次运算次运算:启动工耗启动工耗 150000 瓦瓦:18000 个电子管个电子管:保存保存 80 个字节个字节辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 7传统的计算机发展传统的计算机发展时代 年份 器件 运算速度(次/S) 应用 46-55 电子管几千几

5、万科学计算 55-64 晶体管几万几十万数据处理 工业控制一 64-71 集成电路几十万几百万文字处理 图形处理 71年迄今大规模集成电路几百万几千万、 甚至达到几亿次、几十亿次社会的各个领域 80年至今超大规模集成电路人工智能80年代末至今光导纤维人工神经网络二三四计算机发展简史：计算机发展简史：辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 8计算机发展简史计算机发展简史时代时代年份年份器件器件软件软件应用应用一一46 58电子管电子管机器语言汇编语言机器语言汇编语言科学计算科学计算二二58 64晶体管晶体管高级语言高级语言数据处理工业控制数据处理工业控制三三64 71集成电路集成电路操作系

6、统操作系统文字处理图形处理文字处理图形处理四四71 年迄年迄今今大规模集成电路大规模集成电路数据库、网络等数据库、网络等社会的各个领域社会的各个领域辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 91.2.3 计算机的分类计算机的分类按综合性能指标分类巨型机巨型机：速度最快、处理能力最强例如：曙光4000L 644GB内存，浮点运算达每秒3万亿次 大型、通用、较快、较强大型机大型机：作“客户机/服务器”的服务器 作“终端/主机”的主机 小型机小型机：规模小，结构简单，设计试制周期短 工艺先进、使用维护简单 工作站工作站：介于PC与小型机之间 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强微型计算机微型计算

7、机：小、巧、轻、使用方便、价格便宜中央处理器：一个芯片网络计算机网络计算机：基于Java技术的客户机系统 辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 10 计算机的应用类型计算机的应用类型1. 科学计算2. 数据处理3. 电子商(E_Business) 4. 过程控制5. CAD/CAM/CIMS6. 办公自动化(OA) 7. 虚拟现实8. 人工智能（AI）9. 多媒体技术 计算机的主要应用领域计算机的主要应用领域1. 工商：电子商务、CAD/CAM2. 教育：多媒体教育、远程教育3. 医药：MRI、远程医疗4. 政府：电子政府5. 娱乐：虚拟现实、电影特技 6. 科研：数据采集、计算分析7

8、. 家庭：家庭信息化 1.2.4 计算机在信息社会中的应用计算机在信息社会中的应用辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 111.3 计算机系统组成和基本结构计算机系统组成和基本结构1.3.1 计算机系统组成计算机系统组成计算机系统分为：硬件计算机系统分为：硬件 + + 软件软件硬件硬件软件软件辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 12计算机硬件组成计算机硬件组成计算机硬件包括主机和外设计算机硬件包括主机和外设 主机主机外设外设辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 13计算机系统的组成计算机系统的组成输入设备输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备输出设备：显示器、打印机

9、外外 存存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备网络设备：网卡、调制解调器等 计计算算机机系系统统软件软件外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件应用软件硬件硬件运算器运算器寄存器寄存器控制器控制器主机主机内存内存CPU随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)高速缓冲存储器 操作系统：Windows、Unix、Linux语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统 辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 141.3.2 计算机系统的硬件组成计算机系统的硬件组成冯冯诺依曼思想：诺依曼思想： 二进制二进制程序与数据一样存程序与数据一样存放在内存

10、放在内存五大模块五大模块存储器数据流控制流运算器外存储器输出设备内存储器输入设备控制器辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 15处理器处理器存放程序和数据处处理理器器控制器控制器运算运算器器控制整个计算机控制整个计算机所有部件的工作所有部件的工作执行算术运算执行算术运算和逻辑运算和逻辑运算存储器存储器大容量存储器I/O设备设备I/O子系统辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 16存储器存储器每个记忆单元由每个记忆单元由 8 8 位二进制位组成可读写其中的数据。位二进制位组成可读写其中的数据。1 KB = 1024 B1 MB = 1024 KB1 GB = 1024 MB1 T

11、B = 1024 GB字节字节ByteByte7 6 5 4 3 2 1 0位（位（BitBit）辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 17存储器的访问过程存储器的访问过程11101101110011011000110111101101111010011110110111101101111011011110110111101101111011011110110110001101110011011000110111101101地址地址 000100011000000010000000辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 18输入设备输入设备常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、

12、数字化仪等。常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 19常见微机系统常见微机系统计算机、电视、影音三模式 平板电脑 家庭网络计算机 笔记本电脑 辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 20微机基本结构微机基本结构辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 21微型计算机主机构成微型计算机主机构成辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 22PC99 规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别2

13、. 系统主板系统主板内存内存总线插槽总线插槽接口卡接口卡处理器处理器串行接口串行接口万用串列万用串列总线接口总线接口芯片组芯片组优化板上元件布局配合ATX电源，实现软关机Modem远程遥控开关机需要配合专门的ATX机箱使用主板：AT结构和ATX结构 ATX新型主板结构规范：辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 23处理器处理器处理器字长：单位时间内一次处理的二进制数的位数。处理器外频：处理器总线频率处理器主频：处理器内核电路的实际工作频率生产工艺技术生产工艺技术：通常用微米数字来描述 辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 24内部存储器内部存储器访问速度快访问速度快信息暂时性信

14、息暂时性相对价格高相对价格高外部存储器外部存储器访问速度慢访问速度慢信息永久性信息永久性相对价格低相对价格低3. 存储器存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 25（ 1 ）随机存储器( RAM,随意存取记忆，简称随机存取储存器)随机存取储存器通常指计算机主存，使用动态随机存储器，制作成内存条形式出现。处理器对它们既可读出又可写入数据。（ 2 ）只读存储器 (读唯一的记忆，简称 ROM)处理器对它们只取不存，其信息用户无法修改断电时信息不会丢失。 ROM 中一般存放计算机系统管理程序。（ 3个）高速缓冲

15、存储器隐藏所(CACHE)是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题，内部存储器内部存储器CPUCacheRAM辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 26（ 1 ）软盘用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成读写软盘时，磁头直接接触盘面常用软盘容量为 1.44 MB。新型磁盘具有 100 MB250 万位元组容量（ 2 ）光盘衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率 =150 KB/s常用：只读型光盘唯读光盘一次性可写入光盘可写式光盘，需要光盘刻录机完成数据的写入后继产品高密度只读光盘，高密度只读光盘一倍速率是 1.3个万位元组/s外部存储器

16、外部存储器辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 27硬盘的磁道、硬盘的磁道、扇区、柱面扇区、柱面柱面扇区磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定硬盘片读写磁头硬盘硬盘辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 28移动存储产品移动存储产品 磁光技术移动存储产品磁光技术移动存储产品磁盘技术与光技术结合闪现存储设备闪现存储设备闪存芯片为存储介质采用万用串列总线的接口可擦写 100 万次以上辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 294. 总线与输入总线与输入/ 输出接口电路输出接口电路总线：微处

17、理器与各部件和外围设备共用的连接线路总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 30总线分类总线分类地址总线地址总线: : 传输地址信息传输地址信息数据总线数据总线: : 传输数据信息传输数据信息控制总线控制总线: : 传输控制信息传输控制信息内部总线：连接处理器的各个组成部件（芯片内部）内部总线：连接处理器的各个组成部件（芯片内部）系统总线：连接计算机中各大部件系统总线：连接计算机中各大部件外部总线：连接计算机和外部设备外部总线：连接计算机和外部设备连连接接对对象象传传输输对对象象并行总线并行总线: : 通信速度快、实时性好通信速度快、实时性好

18、串行总线串行总线: : 简易、方便、灵活简易、方便、灵活通通信信方方式式辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 31系统总线系统总线外部设备外部设备接口电路接口电路微处理器微处理器存储器存储器数据总线数据总线控制总线控制总线地址总线地址总线微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 32软件分类系统软件操作系统 Windows、UNIX语言处理程序 Turbo C 连接程序 LINK诊断程序 数据库系统 FoxPro、Oracle应用软件文字处理软件 WPS、Word表格处理软件 Excel辅助设计软件 AutoCAD实时控制软件三、微型机

19、系统计算机软件基础三、微型机系统计算机软件基础辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 33操作系统(Operating System) 管理和控制计算机的所有硬件、软件资源的程序。人和机器的接口。常用操作系统：Windows XP Windows NT/2000UNIXOS/2LINUX 1、 系统软件系统软件辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 34(1) 文字处理软件 WPS、Word等。 (2) 表格处理软件 Excel、Lotus 1-2-3等。(3) 辅助设计软件 AutoCAD(4) 实时控制软件 监察控制和数据采集SCADA。2. 2. 应用软件应用软件辽交专现代教

20、育技术中心辽交专现代教育技术中心 35计算机语言1 1、机器语言、机器语言 直接用二进制代码表示指令系统的语言称为机直接用二进制代码表示指令系统的语言称为机器语言。机器语言是计算机硬件系统惟一能直器语言。机器语言是计算机硬件系统惟一能直接执行的语言。接执行的语言。辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 36 2、汇编语言、汇编语言 计算机只能执行二进制编码指令（或称机器语言），计算机只能执行二进制编码指令（或称机器语言），但机器语言不适合于人记忆和使用。但机器语言不适合于人记忆和使用。 采用英文单词或其缩写形式的助记符代替二进制指令采用英文单词或其缩写形式的助记符代替二进制指令来编写的程

21、序称作汇编语言程序来编写的程序称作汇编语言程序( (如如MOV,ADDMOV,ADD，等，等) )。但。但汇编语言编写的程序计算机不能直接执行，需用汇编语言编写的程序计算机不能直接执行，需用“汇汇编程序编程序”将其翻译成二进制程序后方能执行。汇编语将其翻译成二进制程序后方能执行。汇编语言与机器语言比较接近，都称作低级语言。用汇编语言与机器语言比较接近，都称作低级语言。用汇编语言编成的程序短小精悍，效率高，运行速度快。言编成的程序短小精悍，效率高，运行速度快。 学习汇编语言要掌握一定的计算机硬件知识，编程难学习汇编语言要掌握一定的计算机硬件知识，编程难度较大，不适合于初学者使用。度较大，不适合于

22、初学者使用。辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 373、高级语言、高级语言 高级语言的形式比较接近于我们日常用语（英语和高级语言的形式比较接近于我们日常用语（英语和数学公式）。用高级语言编写的程序称作数学公式）。用高级语言编写的程序称作源程序源程序。与。与汇编语言程序一样，源程序是不能由计算机直接执行汇编语言程序一样，源程序是不能由计算机直接执行的，必须先将其翻译成机器语言后才能执行。高级语的，必须先将其翻译成机器语言后才能执行。高级语言的翻译方式有两种：言的翻译方式有两种： （1 1）解释型解释型：对源程序逐句翻译、逐句执行。也：对源程序逐句翻译、逐句执行。也就是边翻译边执行，如就

23、是边翻译边执行，如BASICBASIC的程序就属于此类。的程序就属于此类。辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 38 解释方式最适合于初学者使用，发现错误系统会立即解释方式最适合于初学者使用，发现错误系统会立即指出，改正后又可重新运行。其缺点是运行速度较慢，指出，改正后又可重新运行。其缺点是运行速度较慢，因为每次运行时都要重新翻译。因为每次运行时都要重新翻译。 （2）编译型编译型：将源程序全部翻译完后再执行。首先：将源程序全部翻译完后再执行。首先将源程序文件翻译成二进制形式的将源程序文件翻译成二进制形式的目标文件目标文件（扩展名（扩展名为为0BJ），然后再将二进制目标文件连接成），然后

24、再将二进制目标文件连接成可执行文可执行文件件（扩展名为（扩展名为EXE或或COM），最后运行可执行文件。），最后运行可执行文件。3 3、高级语言、高级语言辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 39 编译方式的优点是运行速度快。但由于需要一次将源编译方式的优点是运行速度快。但由于需要一次将源程序全部翻译完，如果程序较大，错误可能太多，致程序全部翻译完，如果程序较大，错误可能太多，致使初学者感到无从着手，难以查找和修改错误。使初学者感到无从着手，难以查找和修改错误。 常用的编译型高级语言有常用的编译型高级语言有FORTRAN，C，PASCAL等等4 4、第四代语言：、第四代语言： 面向对象

25、的编程语言，一般有可视化、网络化、多媒面向对象的编程语言，一般有可视化、网络化、多媒体等功能。如：体等功能。如：VB、VC、VFP等。等。3、高级语言、高级语言辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 401.4 1.4 数制与编码数制与编码1.4.1 1.4.1 数制数制ariimni1N N= =a an n-1-1r rn n-1-1a an n-2-2r rn n-2-2a a0 0r r0 0a a-1-1r r-1-1a a- -m mr r- -m mr 进制数进制数 N 可表示为：可表示为：R 进制数用进制数用 r 个基本符号（例如个基本符号（例如 0 ， 1 ， 2 ，

26、r-1 ）表示数）表示数值值67834 6 107 108 103 104 1021012. 基数权数码辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 411.4.2 不同进位计数制间的转换不同进位计数制间的转换1. r 进制转化成十进制进制转化成十进制 原则：原则：按权展开，相加之和。 10101(B)=24+22+1=21 101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75 101(O)=82+1=65 71(O)=7*8+1=57 101 A(H)=163+16+10 4106进制表示符号进制表示符号B 二进制二进制O 八进制八进制D 十进制十进制H 十六进制十六进制辽交专现代教育技术

27、中心辽交专现代教育技术中心 42十进制转化成十进制转化成 r 进制进制整数部分：除以整数部分：除以 r 取余数，直到商为取余数，直到商为 0 ，余数从右到左排列。，余数从右到左排列。小数部分：乘以小数部分：乘以 r 取整数，整数从左到右排列。取整数，整数从左到右排列。100(D)=144(O)=64(H) 1.04例例 100.345(D)=1100100.01011(B)1.3800.34520.69022 0.760 2 1.520 2 10025022521226232100010011八进制八进制100812818044110016604616十六进制十六进制辽交专现代教育技术中心辽交

28、专现代教育技术中心 43二进制、八进制、十六进制数间的相互转换二进制、八进制、十六进制数间的相互转换64(H)=0110 0100(B) 6 4144(O)=001 100 100(B) 1 4 41101101110.110101(B)=1556.65(O)15 5 6 6 51101101110.110101(B)=36 F.D4(H) 3 6 F D 4q一位八进制数对应三位二进制数一位八进制数对应三位二进制数q一位十六进制数对应四位二进制数一位十六进制数对应四位二进制数q二进制转化成八二进制转化成八 ( 十六十六) 进制进制 整数部分：从右向左按三整数部分：从右向左按三 ( 四四) 位

29、进行分组位进行分组 小数部分：从左向右按三小数部分：从左向右按三 ( 四四) 位进行分组，不足补零位进行分组，不足补零辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 44 十进制十进制 二进制二进制 八进制八进制 十六进制十六进制 0 0 0 0 1 1 1 1 2 10 2 2 3 11 3 3 4 100 4 4 5 101 5 5 6 110 6 6 7 111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F辽交专现代教育技术中

30、心辽交专现代教育技术中心 451.4.3 1.4.3 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强 数值 十二进制转换 西文 ASCII 码 汉字 输入码机内码转换 声音、图像 模数转换 二十进制转换 西文字形码 汉字字形码 数模转换 内存 输入设备 输出设备 数值 西文 汉字 声音、图像 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 461 字符字符西文字符西文字符 ACSII 码码 ( 美国信息交换标准代码美国信息交换标准代码

31、) 128 个常用字符，用 7 位二进制编码，从 0 到 127 控制字符： 0 32 ， 127 ；普通字符： 94 个。 例如： 一 字符的编码为 1100001 ，对应的十进制数是 97 ； 空格 20 H 32 0 9 30 H 39 H 48 57 A Z 41 H 5 AH 65 90 a z 61 H 7 AH 97 122辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 472 汉字编码汉字编码(1) 汉字输入码音码类全拼，双拼，微软拼音, 自然码和智能美国广播公司等形码类五笔字型法、郑码输入法等。(2) 汉字国标码 (GB2312 80) 每个汉字占两个字节。 一级汉字： 375

32、5 个；二级汉字： 3008 个。汉字分区，每个区 94 个汉字。(3)机内码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。 区号区号区中位置区中位置 输入码 国标码 字形码 机内码 地址码 汉字输出 汉字输入 辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 482 汉字编码汉字编码(4) 汉字字形码点阵：汉字字形点阵的代码点阵：汉字字形点阵的代码16 16 、 24 24 、 32 32 、 48 48 。 编码、存储方式简单、无需转换直接输出放大后产生的效果差矢量：存储的是描述汉字字矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征形的轮廓特征矢量方式特点正好与点阵相反（ 5 ）汉字地址码每个汉字字形码在

33、汉字字库中的相对位移地址地址码和机内码要有简明的对应转换关系辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 493 声音声音声波采样与数字化振幅频率采样点AT采样频率采样频率 f f ： 1/ T 1/ T ，每秒钟的采样次数；，每秒钟的采样次数；采样点精度：存放采样点振幅值一的二进制位数；采样点精度：存放采样点振幅值一的二进制位数；声道数：声音通道的个数，立体声为双声道。声道数：声音通道的个数，立体声为双声道。每秒钟存储声音容量的公式为：每秒钟存储声音容量的公式为：采样频率采样频率采样精度（位数）采样精度（位数）声道数声道数/8= /8= 字节数字节数辽交专现代教育技术中心辽交专现代教育技术中心 50声音文件声音文件波动格式文件（.WAV） 记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。移动图象专家组格式音频文件（.MP1/.MP2/.MP3 ） 采用移动图象专家组格式音频压缩标准进行压缩的文件。辽交